地埋管地源热泵系统因具有能源消耗低、系统性能系数高、相对环保的特点,得到大力发展和应用。地埋管换热器是地埋管地源热泵的重要组成部分,也是地埋管地源热泵系统研究的重点。对地埋管布置形式进行优化,可以降低系统能耗,提高系统性能水平。本文通过分析地埋管地源热泵项目的调查数据,提出了地源热泵的水系统能耗和系统性能系数的关系。揭示了系统制冷主机能效和输配能效存在的规模效应,以及在规模效应下的用户侧和地源侧水系统能效对系统性能的影响。结合相关规范限值,进一步得到用于辅助判断系统运行性能系数水平的参考值。在地埋管管群平面布置形式的优化中,本文提出了等腰直角三角形布置形式。从管网阻力和管群传热两个角度分析,得出:等腰直角三角形均比任意长宽比的矩形布置形式的管网阻力低;等腰直角三角形比长宽比为2:1的矩形布置的换热性能好。基于一个地埋管地源热泵系统案例,在20年运行时间中,相比于原布置形式,采用等腰直角三角形布置形式可节省约3.7%的运行费用。在分析地埋管管群水力平衡问题中,本文从三维的角度提出一种地埋管布置形式:变孔深水平异程式。与常规的等孔深水平同程式相比,新的地埋管设计方式省去了常规的水平同程管,降低管网的阻力。通过分析管网不平衡率、水平管比摩阻和管材承压强度等实际限制因素,得出变孔深水平异程式设计随管网阻力变化的情况。最后,基于地埋管地源热泵系统案例,相比于原设计的局部同程式,如果采用变孔深水平异程式设计方案,能够减小4.5%的水泵扬程。以上研究结果可以为垂直地埋管管群的设计与优化提供一定参考依据。